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含水合物沉积物力学-声学联合试验设备的开发和初步应用

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太阳能学报 2023年第1期44卷 392-401页

作者：徐佳琳黄玲惠许成顺赵雨晴北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为开展天然气水合物沉积物力学、声学特性的试验研究,对高压-温控三轴试验设备的管道线路进行重新规划,并引入GCTS超声波测试系统。为了检验仪器性能,利用福建标准砂和甲烷气体制备不同水合物饱和度的沉积物试样,开展不同有效围压下的... 详细信息

为开展天然气水合物沉积物力学、声学特性的试验研究,对高压-温控三轴试验设备的管道线路进行重新规划,并引入GCTS超声波测试系统。为了检验仪器性能,利用福建标准砂和甲烷气体制备不同水合物饱和度的沉积物试样,开展不同有效围压下的三轴排水剪切试验。结果表明:设备能稳定制备含水合物试样并进行力学试验,试验全过程可实时测试试样的压缩波速和剪切波速;波速变化与试样内部密实度、颗粒分布的变化等密切相关,可反映试样体积的变化及剪切初期的剪胀特性;通过固结后的波速计算试样的泊松比,在0.16~0.31之间。

关键词：设备开发天然气水合物力学特性声学特性

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液化循环流动土体动剪切特性试验研究

土木工程学报 2020年第3期53卷 95-102页

作者：许成顺潘霞冯超群杜修力徐佳琳北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

循环流动特性是剪胀性砂土液化变形的典型特征,为研究液化循环流动土体的动力剪切特性,在骨架相对密实度分别为35%、50%和80%的砂土中添加不同含量的细颗粒,以改变液化流动土体的重度,通过循环扭剪试验研究不同骨架密度、具有不同细粒... 详细信息

循环流动特性是剪胀性砂土液化变形的典型特征,为研究液化循环流动土体的动力剪切特性,在骨架相对密实度分别为35%、50%和80%的砂土中添加不同含量的细颗粒,以改变液化流动土体的重度,通过循环扭剪试验研究不同骨架密度、具有不同细粒含量的液化流动土体在大变形阶段的剪切模量及阻尼比的变化规律。试验结果表明:液化循环流动土体在流动大变形阶段仍具有一定的模量,模量随着应变的增大而逐渐减小;流动变形阶段的模量大小与液化土体的重度基本无关;强度恢复阶段模量与细粒含量及骨架相对密实度密切相关;液化大变形阶段卸载模量趋于稳定,其稳定值约为初始卸载模量的35%;阻尼比随剪应变的增大而先增大,当土体达到初始液化以后,阻尼比随剪应变的发展呈减小的变化趋势;对于相同骨架密度的土体,相变角随着细粒含量的增加而减小,临界状态线的斜率随着细粒含量的而增加而增大。

关键词：循环流动变形孔隙水压力液化剪切模量阻尼比

阪神地震中大开地铁车站和区间隧道破坏差异成因研究

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防灾减灾工程学报 2020年第3期40卷 326-336页

作者：李洋许成顺杜修力中国铁道科学研究院集团公司城市轨道交通中心北京100081 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

在日本阪神地震中遭受地震破坏的地铁地下结构中,仅大开车站中标准段一处区域发生了完全塌毁,其它地铁车站、隧道的震害程度均相对其要轻微。利用能够合理模拟地下框架结构损伤破坏的数值分析模型,对大开车站标准段、中央大厅段以及区... 详细信息

在日本阪神地震中遭受地震破坏的地铁地下结构中,仅大开车站中标准段一处区域发生了完全塌毁,其它地铁车站、隧道的震害程度均相对其要轻微。利用能够合理模拟地下框架结构损伤破坏的数值分析模型,对大开车站标准段、中央大厅段以及区间隧道结构的地震破坏反应进行了数值模拟分析,探讨了造成上述现象的原因。结果表明:不同断面宽度以及埋深导致大开车站标准段、中央大厅段以及区间隧道结构所受的上覆土压不同,使三者立柱在地震作用中处于不同的轴压比状态下工作,并使得三者不同刚度的结构框架在地震作用中出现不同程度的损伤与刚度退化,继而导致三者立柱出现了不同程度的水平相对变形。最终大开站标准段立柱由于较高的轴压比下受到过量的水平相对变形而发生破坏,从而导致整体框架结构的严重破坏;其余二者则由于立柱处于较低的轴压比下,所受水平相对变形处于立柱变形能力范围内,而未发生立柱破坏,进而使得整体框架保持了承载能力。

关键词：阪神地震大开地铁车站区间隧道轴压比侧向变形刚度

浅埋矩形框架地铁车站结构抗震性能指标标定研究

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土木工程学报 2019年第10期52卷 111-119,128页

作者：杜修力蒋家卫许紫刚许成顺刘思奇北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

针对目前地下结构抗震性能水准定义与性能指标标定研究的不足,文章参考地面建筑性能水准的划分方法,将地下结构的抗震性能水准划分为四个水平,并对每一水平条件下结构具备的功能性作了简略描述。在此基础上,选取 18 座不同断面类型的浅... 详细信息

针对目前地下结构抗震性能水准定义与性能指标标定研究的不足,文章参考地面建筑性能水准的划分方法,将地下结构的抗震性能水准划分为四个水平,并对每一水平条件下结构具备的功能性作了简略描述。在此基础上,选取 18 座不同断面类型的浅埋矩形框架地铁车站,建立土-结构三维整体分析有限元模型。采用倒三角分布荷载的地下结构 Pushover 分析方法进行分析,获得各个车站结构关键构件的完整能力曲线。通过几何作图法和概率统计方法建立以层间位移角为限值的矩形框架地铁车站结构横向抗震性能指标体系。该性能指标量化标准可在一定程度上指导地下结构抗震设计,并为进一步发展和完善现有地下结构抗震性能指标体系研究提供参考。

关键词：地铁车站结构浅埋矩形框架抗震性能指标

浅埋地铁车站地下框架结构抗震设计的最优地震动强度指标

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岩土工程学报 2023年第2期45卷 318-326页

作者：蒋家卫许成顺杜修力陈国兴许紫刚南京工业大学岩土工程研究所江苏南京211816 江苏省土木工程防震技术研究中心江苏南京211816 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013

本文旨在研究浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析中的最优地震动强度指标。基于ABAQUS/Standard软件平台,建立地下框架结构土-结构相互作用分析的二维模型,采用非线性动力时程分析方法获得了3种断面的地铁车站框架结构在22条远... 详细信息

本文旨在研究浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析中的最优地震动强度指标。基于ABAQUS/Standard软件平台,建立地下框架结构土-结构相互作用分析的二维模型,采用非线性动力时程分析方法获得了3种断面的地铁车站框架结构在22条远场地震动记录激励下的非线性地震反应数据。以峰值层间位移角作为结构损伤参数,基于效率性、实用性、有益性及充分性对15种地震动强度指标进行了检验分析。结果表明:PGA最适合作为地震动强度指标进行浅埋地铁车站地下框架结构的概率地震需求分析,速度反应谱与PGV可作为备选强度指标;PGD、位移均方根、速度平方积分,与位移平方积分等强度指标均未能满足充分性检验,不适用于浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析。上述结论可对指导浅埋地下结构基于性能的抗震设计、发展和完善现有地下结构概率地震需求模型地震动强度指标的确定方法提供有价值的参考。

关键词：地震动强度指标地铁车站地下结构动力时程分析

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循环加载频率对砂土液化模式的影响试验研究

土木工程学报 2021年第11期54卷 109-118页

作者：许成顺王冰杜修力岳冲杨钰荣北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为了研究循环加载频率对饱和砂土的液化特性的影响,针对密实度为35%、50%、70%的福建标准砂进行了振动频率为0.05Hz、0.1Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz的循环扭剪试验,并对密实度为50%的珊瑚砂和细砂进行了振动频率为0.1Hz和1Hz的循环扭剪试验。... 详细信息

为了研究循环加载频率对饱和砂土的液化特性的影响,针对密实度为35%、50%、70%的福建标准砂进行了振动频率为0.05Hz、0.1Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz的循环扭剪试验,并对密实度为50%的珊瑚砂和细砂进行了振动频率为0.1Hz和1Hz的循环扭剪试验。结果表明:无论是松砂还是密砂,其剪胀剪缩特性与加载频率密切相关,在低频荷载作用下表现出显著的剪胀特性,达到初始液化后孔隙水压力波动,土体仍具有抵抗液化能力,呈现“硬化型”液化模式;在高频荷载作用下表现出显著的剪缩特性,达到初始液化后孔隙水压力保持稳定,循环液化模式呈现“软化”特征,珊瑚砂和细砂的孔隙水压力特征和液化模式也同样受加载频率的影响,说明循环加载频率显著影响饱和砂土的剪胀剪缩特性,进而影响液化模式;液化阶段产生的流滑变形大小与加载频率密切相关,低频荷载作用下所产生的流滑变形显著大于高频荷载作用下的流滑变形。

关键词：循环加载频率孔隙水压力液化模式应力-应变剪胀剪缩

局部液化夹层场地土-结接触特性对地下结构地震响应的影响研究

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岩石力学与工程学报 2023年第S01期42卷 3643-3653页

作者：闫冠宇许成顺张梓鸿宋佳豆鹏飞北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北方工业大学土木工程学院北京100144 清华大学水利水电工程系北京100084

当地下结构穿越液化土层,场地液化可能会对结构的动力响应产生影响。基于已开展的局部液化夹层场地地下结构离心机振动台模型试验,建立二维局部液化场地土-结构动力相互作用的有限元模型。计算模型考虑砂土液化后易产生剪切大变形的特... 详细信息

当地下结构穿越液化土层,场地液化可能会对结构的动力响应产生影响。基于已开展的局部液化夹层场地地下结构离心机振动台模型试验,建立二维局部液化场地土-结构动力相互作用的有限元模型。计算模型考虑砂土液化后易产生剪切大变形的特点以及饱和两相介质与结构接触的非线性特性,通过与试验结果对比,验证数值模型的正确性,进一步分析土-结构接触非线性特性对结构地震响应的影响。研究结果表明:孔压的增长是由于地震作用的累积效应;近场砂土由于土结相互作用的存在超孔压比上升的更快,且由于土与结构变形不协调而更易消散;对于局部液化夹层场地,土结捆绑接触会放大结构的地震响应,随着地震动强度的增大,砂土层液化程度提高,场地非线性特性增强,土结刚度差异增大,土结界面采用捆绑接触所带来的误差越大,故应合理考虑土结界面接触非线性问题。

关键词：土力学液化场地离心机振动台试验土-结界面模型有限元分析

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悬挂式层状多向剪切变形模型箱的研制

地震工程与工程振动 2016年第1期36卷 118-126页

作者：李霞许成顺杜修力北京城建设计发展集团股份有限公司北京100037 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

现有模型箱不能满足开展复杂地下结构水平双向地震反应的振动台模型试验的要求,设计了由钢索吊起的模型箱体、悬挂支架和底板组成的悬挂式层状多向剪切变形模型箱,并对该模型箱进行振动台试验研究,结果表明:模型箱的固有频率远远低于模... 详细信息

现有模型箱不能满足开展复杂地下结构水平双向地震反应的振动台模型试验的要求,设计了由钢索吊起的模型箱体、悬挂支架和底板组成的悬挂式层状多向剪切变形模型箱,并对该模型箱进行振动台试验研究,结果表明:模型箱的固有频率远远低于模型地基的固有频率;模型箱能保证模型地基沿水平任意方向产生层状剪切变形;模型地基的加速度反应与深度有关与水平位置无关,模型箱能有效模拟原型水平土层的侧向变形边界条件。该模型箱既消除了现有柔性模型箱在水平地震激励作用下产生的土体拱效应现象,也克服了现有层状剪切模型箱仅能单向输入水平地震激励的不足,能满足开展水平双向输入振动台模型试验的要求。

关键词：多向剪切模型箱振动台模型试验地震反应

桩-土相互作用弹簧对倾斜液化场地-群桩-上部结构体系的影响

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地震科学进展 2024年第2期54卷 125-134页

作者：王知扬贾科敏许成顺杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

桩-土-上部结构体系的动力相互作用是一个复杂的过程,尤其是在倾斜液化侧向扩展流动(侧扩流)场地中,由于地震过程中场地产生地面永久大变形,桩土间有可能产生错动滑移与开裂等非线性反应,因此桩-土相互作用模拟至关重要。为了探究桩-土... 详细信息

桩-土-上部结构体系的动力相互作用是一个复杂的过程,尤其是在倾斜液化侧向扩展流动(侧扩流)场地中,由于地震过程中场地产生地面永久大变形,桩土间有可能产生错动滑移与开裂等非线性反应,因此桩-土相互作用模拟至关重要。为了探究桩-土非线性接触对倾斜液化场地-群桩基础-上部结构体系动力响应的影响,本文基于OpenSees分别建立了考虑桩-土相互作用弹簧和桩土结点之间直接绑定的有限元数值模型。结果表明:考虑桩-土相互作用Pyliq弹簧时,土体加速度幅值略微降低,桩基对土体的约束明显变弱,土体残余位移增大。同时,具有Pyliq弹簧的模型能较好地模拟桩的曲率响应,而采用桩土结点直接绑定的模型高估了桩顶曲率,进而无法准确估计桩基抗弯最不利位置。桩-土相互作用弹簧对上部结构动力响应的影响较小。

关键词：数值模拟倾斜液化侧扩流场地桩-土相互作用 Pyliq弹簧